[发明专利]一种嵌入式系统内存管理方法

说明书

一种嵌入式系统内存管理方法，可解决嵌入式系统应用中申请大量小片内存导致内存碎片化和申请效率降低下的问题。包括如下步骤：集中申请、集中释放；通过配置生成一个内存缓冲池，防止管理结构直接从动态内存中去申请小块内存；对批量内存池采用队列化的管理；对程序异常导致的内存坏块做了容错处理，对被破坏的内存块进行隔离。通过本发明可以有效克服传统的内存方法无法避免的内存碎片和内存申请效率问题，具有很好的容错性能，使得程序的运行更加健壮稳定。

技术领域

本发明涉及嵌入式操作系统的内存管理技术领域，具体涉及一种嵌入式系统内存管理方法。

背景技术

对于嵌入式系统中常见的实地址模式(实际的地址和物理地址是一一对应的关系)下的内存管理目前有很多方法，常见内存分配方法及优缺点如下：

(1)首次适应方法。VxWorks操作系统采用这种分配方法。使用该方法进行内存分配时，从空闲分区链首开始查找，直至找到一个能满足其大小需求的空闲分区为止。然后再按照作业的大小，从该分区中划出一块内存分配给请求者，余下的空闲分区仍留在空闲分区链中。该方法倾向于使用内存中低地址部分的空闲分区，在高地址部分的空闲分区非常少被利用，从而保留了高地址部分的大空闲区。显然为以后到达的大作业分配大的内存空间创造了条件。缺点在于低址部分不断被划分，留下许多难以利用、非常小的空闲区，而每次查找又都从低址部分开始，这无疑会增加查找的开销。同时还会造成内存碎片化的问题。

(2)循环首次适应方法。该方法是由首次适应方法演变而成的。在为进程分配内存空间时，不再每次从链首开始查找，而是从上次找到的空闲分区开始查找，直至找到一个能满足需求的空闲分区，并从中划出一块来分给作业。该方法能使空闲中的内存分区分布得更加均匀，但将会缺乏大的空闲分区。

(3)最佳适应方法。该方法总是把既能满足需求，又是最小的空闲分区分配给作业。为了加速查找，该方法需求将所有的空闲区按其大小排序后，以递增顺序形成一个空白链。这样每次找到的第一个满足需求的空闲区，必然是最优的。孤立地看，该方法似乎是最优的，但事实上并不一定。因为每次分配后剩余的空间一定是最小的，在存储器中将留下许多难以利用的小空闲区。同时每次分配后必须重新排序，这也带来了一定的开销。

(4)最差适应方法。最差适应方法中，该方法按大小递减的顺序形成空闲区链，分配时直接从空闲区链的第一个空闲分区中分配(不能满足需要则不分配)。非常显然，如果第一个空闲分区不能满足，那么再没有空闲分区能满足需要。这种分配方法初看起来不太合理，但他也有非常强的直观吸引力：在大空闲区中放入程式后，剩下的空闲区常常也非常大，于是还能装下一个较大的新程式。最坏适应方法和最佳适应方法的排序正好相反，他的队列指针总是指向最大的空闲区，在进行分配时，总是从最大的空闲区开始查寻。该方法克服了最佳适应方法留下的许多小的碎片的不足，但保留大的空闲区的可能性减小了，而且空闲区回收也和最佳适应方法相同复杂。

嵌入式路由器设备中协议栈(如DHCP、RSVP、LDP等)，在大量、多种路由产生和震荡的时候瞬间需要申请、释放大量的大小相等的小片内存，申请的数量随着时间的变化很不稳定，这种情况下申请内存的特点是不定期的申请和释放小片内存，由于一个系统中除了有这种方式的申请内存外还有其它的进程也要申请内存，这样就会很容易形成内存碎片，一般情况下操作系统都会维护一个空闲内存链表，随着碎片的增加，链的长度也会增加，每申请一块内存就会遍历一次空闲内存链表，链的长度越长申请内存的效率越低下，碎片多到一定程度时会使整个内存碎片化从而导致申请大块的内存失败的情况，而上述几种常见的内存管理方法都不能解决这个问题，需要提出一种新的内存分配策略。

发明内容

本发明提出的一种嵌入式系统内存管理方法，可解决嵌入式系统应用中申请大量小片内存导致内存碎片化和申请效率降低下的问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：